分析气动管道系统中的振动

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2007年第1期液压与气动3气动管道系统中的振动陈朝基。’蔡茂林。焦宗夏，王少萍StudyonVibrationsinPneumaticPipelineSystemsCHENChao-ji，CAIMao-lin，JIAOZong．xia，WANGShao-ping(北京航空航天大学自动化学院，北京100083)摘要：文章概述了气动管道系统中振动问题的研究现状，从振动原因、管道结构模型及计算方法、气体流动模型、减振措施、动态测量及可视化等几个方面回顾了气动管

2、道系统中振动问题的研究进展，并指出一些需要关注的问题和今后的发展趋势。关键词：气动管道；振动；气体流动；可视化中图分类号：TH138文献标识码：B文章编号：1000485812007}01000305引言1研究现状从小型生产线到大型化工厂，管道都被广泛应用研究气动管道系统中的振动，要同时考虑管道结于气动系统的生产实际中。由管道振动而引发的各种构振动和管内气体的流动特性2个方面，因而比较复事故屡见不鲜，气动管道系统的气流脉动和管道振动杂。其中管道结构振动的研究起步较早：在20世纪会造成许多危害[“：降低压

3、缩机容积效率；功率消耗50年代，美国就开始对这一问题进行探索研究。20世增大；气阀工况变坏；控制仪表失灵；引起设备振动等。纪70年代初，苏联的A·维将金在该问题上取得突破性进展[2=，接着由日本的一些学者继续完善，使其进强烈的管道振动会使管道连接部位发生松动或破裂，入实用阶段[引。对于气体流动特性的研究，科研人员轻则造成泄漏，重则引起爆炸，造成严重事故，给我们已经掌握了管内气柱固有频率的计算方法，建立了管的生产、生活带来了不可估量的损失。因此研究气动道内气柱的数学模型[1．4]，这些理论研究成果为工程管

4、道系统的振动特性具有重要的现实意义。应用提供了指导。目前，国内对气动管道系统振动的研究还没有形虽然气动管道系统振动所涉及的内容很丰富，但成一套完整的研究思路和体系。本文将分3大部分试不难看出建立准确、完善的管道结构模型和气体流动图对其进行总结：第1部分简要概述了气动管道系统模型是该项研究的2个重要组成部分和前提条件。中振动问题的研究现状；第2部分从振动原因、管道结其中，管道结构模型的发展经历了从梁模型到壳模构模型及计算方法、气体流动模型、减振措施、动态测量及可视化角度详细分析了气动管道系统振动问题所收稿

5、日期：2006—06—07涉及的主要内容；第3部分对气动管道系统振动今后作者简介：陈朝基(1982一)，男，NNNI~tX，在读硕士研究的发展趋势进行了展望。生，主要从事气动技术方面的研究工作。q,b÷—{}—扑{H_卜一{÷—*—**-—一{—*一廿—静+4结论[1]范伟，彭光正，黄雨．气动人工肌肉驱动器的研究现状及本文设计了由PMA驱动的仿人手臂，在结构设计发展趋势[J]．机床与液压，2003，(1)：32—36．[2]刘辛军，汪劲松，高峰，金振林．一种串并联结构拟人七自上尽量体现了仿生性的要求，实

6、现了7个自由度的运由度冗余手臂的设计[J]．中国机械工程，2002，13(2)：101动，尤其是肩关节的设计采用分解自由度的方法，其结—104．构坚固，控制易于实现，具有很好的柔顺性和安全性。[3]董春，杨耕，徐文立．七自由度冗余仿人臂的障碍实时回避通过与仿人灵巧手的结合，可以构成仿生陛良好的整支[J]．清华大学学报(自然科学版)，20o4，44(4)：1341—1344．仿人机械手。[4]隋立明，王祖温，包钢．气动肌肉驱动仿人臂的设计[J]．参考文献：液压与气动，2004(9)：7—9．维普资讯htt

7、p://www.cqvip.com4液压与气动2007年第1期型的转变。在早期的研究中大多采用管梁模型，即视②共振。在气动管道系统中存在3种频率：由压缩机管道为梁，其运动限于横向运动【5_6J。20世纪7O年引起的激发频率、气流脉动引发的气柱固有频率以及代初，人们的注意力开始转向壳模型的研究。壳模型管道机械固有频率。当这3种频率中的任意2种或3的提出不仅更准确的反映了实际物理系统，还揭示出种相近或相等时就会引发共振。另外还有管道内气体许多梁模型难以解释的问题。文献[7]总结了模型的流速过快产生湍流边界层

8、分离而形成涡流，引起振选用标准：对于长径比远大于1的厚壁管道，可用梁模动[3_。型来分析；对于长径比较小，管壁较薄的管道通常用壳2．2管道结构模型及计算方法体模型。在计算中，可将等直、厚壁的细长直管取为梁模型。而对于气体流动模型，最初常将气流看作非压缩此时对于单跨梁或连续梁的振动，可用GallOn法_1刘等性流体，建立了气体流动的集中参数模型。这种模型算出管道结构的低阶频率，而对于空间管道的振动研究虽然计算简单，但适用范围有限。为获得精确、